Швец Е.Я.

Запорожская государственная инженерная академия

Потенциал нетрадиционных возобновляемых источников энергии в Украине

Обеспечение энергетической независимости страны и вступление в Евросоюз – две важнейшие стратегические задачи развития современной Украины. Одно из условий успешного решения обеих задач - максимальное увеличение в стратегическом балансе доли энергии, произведённой за счёт собственных энергетических ресурсов, в том числе нетрадиционных возобновляемых источников энергии (НВИЭ).

Понятие возобновляемые источники энергии объединяет очень широкий круг источников: энергию рек, солнца, ветра, геотермальную энергию, энергию морских приливов и волн, биомассы (растения, различные виды органических отходов) и др. К странам, стремящимся ко вступлению в Европейский союз, сегодня предъявляется требование доведения доли возобновляемых источников энергии в национальном производстве энергии до 6%, а с учётом большой гидроэнергетики – до 12%. До 2010 г доля НВИЭ должна составлять 22, 1% в потреблении электроэнергии в странах ЕЭС. В настоящее время в Украине доля возобновляемых источников энергии достигает всего 2,8%. Таким образом, в Украине необходимо быстрыми темпами внедрять энергетику, основанную на возобновляемых источниках. Возобновляемые источники энергии будут замещать уголь, нефть, газ и уран в производстве электроэнергии, теплоты и жидкого топлива. По данным ВМГО ‘Зелена енергетика майбутнього’’ Украина располагает значительным потенциалом разнообразных возобновляемых источников энергии (таблица).

Солнечное излучение – самый экологически чистый и практически неисчерпаемый возобновляемый источник энергии. Полное количество солнечной энергии, поступающей на поверхность Земли за неделю, превышает энергию всех мировых запасов нефти, газа, угля и урана.

Таблица – Потенциал возобновляемых источников энергии в Украине

Источник энергии	Потенциал энергии
	Полный	Технический	Экономически целесообразный
Солнце, МВт·час/год	718,4·10^9	345,1·10^9	53,8·10^9
Сток малых рек, МВт·час/год	12,501·10^6	8,252·10^6	3,747·10^6
Ветер, МВт·час/год на 1м^2лопастей ветроустановки	1,88	0,52
Торф, МВт·час/год	6801		2941
Недра земли, МВт·час/год	17,365·10^6
Теплота грунта, МВт·час/год	1,575·10^6	1,125·10^6	0,106·10^6
Избыточное давление природного газа, МВт·час/год	5,021·10^6	2,337·10^6	1,097·10^6
Шахтный метан, МВт·час/год		9,885·10^6
Избыточное давление доменного газа, МВт·час/год	1,536·10^6	0,858·10^6	0,241·10^6

Для Украины наиболее перспективной технологией солнечной энергетики является создание фотоэлектрических станций с солнечными элементами, осуществляющими прямое преобразование солнечной энергии в электрическую с использованием фотоэлектрического эффекта [1].

Гидропотенциал для сооружения ГЭС большой мощности в Украине практически исчерпан, поэтому основным направлением освоения резервов гидроэнергетики является малая гидроэнергетика. В Украине в 50-е годы ХХ-го века эксплуатировалось 956 малых ГЭС, но к концу 80-х сохранилось всего 49 общей мощностью 93 МВт. В 2000 - 2004 годах в нашей стране начался процесс возрождения малой гидроэнергетики. Основными направлениями развития малой гидроэнергетики в Украине должны быть: модернизация и восстановление ранее существовавших малых ГЭС; сооружение малых ГЭС на существующих водохранилищах и малых реках, на имеющихся перепадах на каналах и трубопроводах подвода и отвода воды на объектах различного хозяйственного назначения. Со стороны государства требуется создать необходимые инвестиционные условия и нормативно-техническую базу, разработать долгосрочную тарифную политику и обеспечить доступ малых станций к централизованной электросети. При таких условиях малая гидроэнергетика способна эффективно развиваться за счёт внутренних и внешних инвестиций разных форм собственности.

Развитие ветроэнергетики в Украине сегодня практически находится на начальном этапе. Установлены и находятся в опытно-промышленной эксплуатации по несколько десятков ветровых электрических установок общей мощностью 250 кВт в Крыму и в Карпатах. В 2005 году Управлением Госгидрография установлены 3 ветровые установки мощностью по 0,75 кВт на Тендровской косе вблизи Одессы [2]. Производство электроэнергии в промышленных масштабах ветровыми установками будет наиболее эффективным в регионах, где среднегодовая скорость ветра превышает 5 м/с: в Одесской, Херсонской, Запорожской, Донецкой, Луганской, Николаевской областях, в Крыму и Карпатах.

Неуклонный рост мировых цен на нефть и природный газ делает экономически приемлемыми различные нетрадиционные источники энергии. Во многих странах успешно внедряются технологии получения тепла, электроэнергии и моторного топлива из биомассы. Директива ЕС 2003 года требует от стран-участниц Евросоюза достижения доли биотоплива 5,75% от общей массы используемого топлива к 2010 году. В Дании разработан сценарий развития энергетики, осуществление которого должно резко снизить потребление ископаемых источников энергии вплоть до полного отказа от них к 2030 году [3].

В Украине уже в 16 областях функционируют небольшие предприятия, на которых вырабатывается дизельное топливо из различных растительных масел, главным образом, из масла рапса. Широкое внедрение такой технологии поможет сделать фермеров Украины независимыми от поставок моторного топлива, производимого из нефти.

Украина обладает большими ресурсами торфа. По данным Госкомгеологии, в 20 областях Украины разведано 3118 месторождений торфа с геологическими запасами около 2,2 млрд.т и балансовыми запасами 735 млн. т. Однако подготовленные промышленные мощности по добыче торфа в настоящее время сотавляют всего 700 тысяч т. В регионах, богатых торфом и древесиной, получение этанола и метанола из торфяной биомассы позволит использовать синтетическое топливо в дизельных электрогенераторах и автомобилях. Сжигание на ТЭЦ торфа, соломы, кустарников и других растений, растущих или специально выращиваемых на заброшенных в настоящее время землях, позволит получать тепло и электроэнергию в изолированных районах страны, где затруднено централизованное энергоснабжение.

Одним из перспективных видов нетрадиционной энергетики в восточных областях Украины является шахтный метан. Метаморфизм угля Донецкого угольного бассейна сопровождается образованием большого количества метана, который накапливается в угольных пластах, сопутствующих горных породах и подземных водах. Украинские специалисты разработали ряд перспективных способов утилизации метана: использование его в качестве топлива в паровых котлах и газотурбинных установках, моторного топлива в двигателях внутреннего сгоранияи др. При переводе шахтных котелен с угля на метан снижаются выбросы в атмосферу таких вредных газов, как углеводы, CO₂, SO₂, H₂S, и прекращаются выбросы золы и угольной пыли.

Украина имеет значительные ресурсы геотермальной энергии, источниками которой служат геотермальные воды, тепло нагретых сухих горных пород и нагретых подземных вод, которые выводятся вместе с нефтью и газом на действующих скважинах нефте-газовых месторождений. Геотермальная энергия может быть использована для обогрева, водоснабжения и кондиционирования воздуха зданий. В настоящее время наиболее пригодны для технического использования геотермальные воды, энергетический потенциал которых оценивается в 47,5 ГВт.

Украина имеет также значительные ресурсы энергосбережения за счёт использования разнообразных небольших источников энергии. Например, можно реализовать имеющийся потенциал энергии избыточного давления природного газа. Магистральными газопроводами природный газ транспортируется при номинальном давлении 5,5…7,5 Мпа, а бытовым потребителям подаётся при давлении 5 кПа. При этом энергия избыточного давления природного газа теряется. Реализовать потенциал такого источника энергии можно при помощи турбодетандерных установок, которые в процессе снижения давления газа вырабатывают электроэнергию. Аналогично можно утилизировать энергию избыточного давления доменного (колошникового) газа, общие ресурсы которого в Украине эквивалентны производству 1536 ГВт·час электроэнергии в год. В современных доменных печах давление колошниковых газов составляет 0,35…0,5 Мпа. При выпуске газа из печи через дроссельную установку давление газа снижается до 0,012 Мпа. Потенциальную энергию избыточного давления колошникового газа можно использовать для производства электричества при помощи утилизационных безкомпрессорных турбин, к.п.д. которых составляет 75%. Развитие этого направления энергосбережения позволит металлургическим предприятиям не только экономить органическое топливо, но и уменьшить выбросы вредных газов в атмосферу.

Для развития энергетики возобновляемых источников Украина имеет достаточный научно-технический потенциал, передовой опыт в проектировании и производстве энергетического оборудования, а также квалифицированную рабочую силу. Использование энергии возобновляемых источников позволит решить ряд проблем в энергообеспечении отдалённых и труднодоступных районов сельской местности, в значительной мере децентрализовать общую энергетическую систему, экономить импортируемое топливо и одновременно улучшить экологию, создать благоприятные условия жизни населения.

.

Литература

1. Швец Е.Я., Альбова О.А. Анализ перспектив солнечной енергетики в Украине. XI н.-т. конф. студ., маг, асп. і вик. ЗДІА. Тез. Доп. Ч.VII. Секц. «Електроніка та електронна техніка». - З: вид.ЗДІА, 2006.С. 71-72.

2. А. Конеченков. Вітряки на Тендровському маяку, або чим замінили дизельне паливо?// Зелена енергетика, 2005, №3 (19), с. 7-9.

3. Холм-Нільсен Є.Б. Біомаса для енергетики// Зелена енергетика, 2005, №3 (19), с. 22-24.